Robotisering in de bouwsector: een revolutie die jobs transformeert

We hoeven niet meer uit te leggen dat de bouwsector met enkele stevige uitdagingen kampt. De massale nood aan verduurzaming en uitbreiding van het Belgische patrimonium valt bijna niet te verenigen met het enorme tekort aan capabele mankracht, de hoge lonen in ons land en de flink gestegen materiaalprijzen. Efficiëntie is het enige wapen dat deze strijd positief kan beslechten. En precies op dat vlak kan digitalisering het verschil maken. We spreken hier over een brede invulling van de term (what’s in a name): automatisering, software, robotisering, artificiële intelligentie… In de studie van ABN-Amro spreekt Henriette Bier, universitair hoofddocent Bouw van de TU Delft in deze context gedurfde taal: “vanuit onze ervaring en zoals bij McKinsey geschat, kan een bouwwerk voor 50% volledig door robots worden uitgevoerd en 45 % door een samenwerking van robots en mensen. Enkel de laatste 5% is nog volledig mensenwerk.” 

Veel pluspunten

De voordelen liggen voor de hand: robots (in de ruime zin van het woord) kunnen 24-7 werken, maken geen fouten, worden niet ziek, kampen niet met fysieke letsels en werken altijd even snel. Ok, het is een statement dat we natuurlijk wel met een korreltje zout moeten nemen. Componenten zullen verslijten en dus moeten worden vervangen, met stilstand als gevolg. Ook bij de benodigde service- en onderhoudsbeurten zullen de robots niet operationeel zijn. En een aantal van deze oplossingen is (nog) niet compatibel met de (buiten)omstandigheden op de werf. Toch blijft de algemene balans meer dan positief. Veelal voeren robots de werken sneller uit én is het eindresultaat hoger dan wat arbeiders kunnen verwezenlijken. Bovendien wordt de klus over het algemeen met minder materiaalgebruik en minder afval geklaard, wat positief voor de ecologische voetafdruk is. Ook in de andere levensfases van het gebouw dragen de robots hun steentje bij in het duurzaamheidsverhaal. Denk maar aan drones die controles uitvoeren en warmtelekken detecteren. Of artificiële intelligentie die de juiste onderhoudscycli berekent zodat onderdelen net op tijd worden  vervangen. 

En er is nog meer…

Daarnaast is het aantal verkeerde handelingen quasi nihil, waardoor niet alleen de faalkosten drastisch reduceren, maar de werkplaats in zijn totaliteit veiliger wordt. Doordat de robots zware en repetitieve taken overnemen, neemt het comfort van de werknemers (en hun werktevredenheid) sterk toe. Maar bovenal kunnen op eenzelfde termijn veel meer woningen worden afgeleverd. Volgens de studie van ABN-Amro ligt een stijging van 40% binnen het handbereik indien massaal op de fabrieksmatige productie van modulaire units wordt overgeschakeld. De onderzoekers stellen dan ook dat we aan de valavond van de grote doorbraak van robotisering in de bouw staan. Ze verwachten zelfs dat de markt van ‘bouwrobots’ jaarlijks met gemiddeld 14,1% zal toenemen en dat de sector tussen 2022 en 2030 zo’n 306 miljoen aan dergelijke oplossingen zal spenderen (in Nederland).  

Controleren en verifiëren

Zoals eerder aangegeven, wordt ‘robotisering’ in de studie van ABN-Amro vrij breed bekeken (vandaar dat de term ‘digitalisering’ wellicht toepasselijker is). Er worden zeven categorieën onderscheiden, elk met hun eigen technologische ontwikkeling en specifieke toepassingen/software. De grootste en snelst groeiende groep omvat de robots die inspecties op gebouwen en bouwplaatsen uitvoeren. Veelal gaat het over drones die met camera’s en sensoren zijn uitgerust en de aanwezigheid van gassen, fijn stof en voorraden bouwmaterialen meten, de veiligheid op de bouwplaats controleren of nagaan wat de conditie van pakweg daken, bruggen of hele vastgoedportefeuilles is. Daarnaast zijn er de inspectierobots die de voortgang van de werken vergelijken met het BIM-ontwerp (zie ook artikel over werfautomatisering in de april-editie van Bouwkroniek). Daarnaast worden robots en drones ook steeds vaker in de strijd tegen diefstal (surveillance-tools) ingezet.

Alternatief voor slopen en bouwen

Een tweede grote categorie zijn de robots die dienstdoen als hulp bij de sloop en demontage van bestaande gebouwen en infrastructuur. Het zijn semi-autonome toestellen die een uitgebreide waaier aan zware en gevaarlijke taken kunnen overnemen. Een derde type zijn de ‘constructierobots’ die op de bouwplaats of in de prefab-fabriek meten, metselen, lijmen, lassen, boren of monteren. Door kunstmatige intelligentie en sensoren functioneren ze steeds beter op de werf. Niettemin worden ze vandaag voornamelijk in ateliers en fabrieken ingezet. Er bestaan zelfs complete lijnen met robots die grote oppervlakten bewerken, zoals het aanbrengen van steenstrips op muren, het zagen van houtpanelen of het plaatsen isolatiemateriaal. Natuurlijk mag de 3D-betonprinter niet op het appel ontbreken. Deze installaties ‘printen’ gebouwonderdelen of zelfs hele huizen. De meest gebruikte techniek is extrusie, waarbij een sneldrogende beton laag op laag wordt aangebracht. Dit leidt in sommige gevallen tot een reductie van 50 tot 70% van de bouwtijd. Andere voordelen zijn de lagere personeels- en materiaalkosten, de vormvrijheid van het ontwerp, een grotere veiligheid op de werf en een serieuze afname van de hoeveelheid afval. Toch is de techniek nog beperkt in zijn mogelijkheden. Zo blijft het printen van hoge wanden of het inbrengen/meeprinten van bewapening lastig. 

Hulp bij zware lasten

Een totaal andere vorm van robotisering is het ‘exoskelet’ dat het lichaam van de bouwvakker op mechanische wijze ondersteunt. Deze oplossing wordt soms motorisch aangedreven, waardoor ze het werk lichter maakt. De voordelen liggen voor de hand: minder letsels, een reductie van fysiek zware arbeid en medewerkers die ondanks fysieke klachten toch comfortabel kunnen blijven verder werken.  Exoskeletten zijn vooral interessant voor opdrachten met zware tillasten of waar langdurig boven het hoofd moet worden gewerkt. Denk maar aan stuken van plafonds, tegelzetten of verven. Ook autonoom rijdend zwaar materieel valt volgens de onderzoekers van ABN-Amro onder de noemer robotica. Caterpillar, Hitachi, Komatsu, Volvo, JCB en andere grote fabrikanten van graafmachines, hijskranen, walsen en bulldozers rusten hun voertuigen steeds vaker uit met elektronica, sensoren en camera’s om (in de toekomst) (semi)autonoom te werken. Volgens de onderzoekers is het marktpotentieel hoog, maar de adoptiegraad alsnog erg laag. Dat heeft te maken met de hoge aanschafkosten, de relatieve onveiligheid, de moeilijkheid om te werken op rommelige werven en de beperkende wetgeving. 

Software als drijvende kracht

Robotica functioneert niet zonder software en sensoren. Daarom voorziet de studie in een aparte categorie met enerzijds ‘diensten’ (de verwerking van de enorme hoeveelheid data van drones en robots tot bruikbare informatie, het inzetten van kunstmatige intelligentie om robots sneller te laten leren en zelfs het opleiden tot dronepiloot of robot-operator) en anderzijds BIM-software (waarvan ze verwachten dat deze op erg korte termijn ook robots zullen aansturen).

Vandaag zijn ‘bouwrobots’ al goed ingeburgerd in de Verenigde Staten en Azië. In Europa zijn vooral  Duitsland, Zwitserland en Zweden de gangmakers. Deze landen zijn niet alleen fervente gebruikers, maar herbergen ook de belangrijkste producenten. Volgens de studie van ABN-Amro zou elke regio een beetje zijn eigen specialiteit hebben. Blijkbaar zijn Japanse producenten sterk in het fabrieksmatig assembleren van bouwonderdelen. Amerikaanse bedrijven experimenteren dan weer veel met 3D-printing en China blijkt de grootste dronefabrikant ter wereld te huisvesten. Qua algemeen gebruik van bouwrobotica hinkt Nederland (net als België) nog wat achterop. Een grote hindernis is de traditionele manier van denken. Nog al te vaak wordt een robot als een ‘tool’ beschouwd, terwijl de oplossing eigenlijk centraal moet worden gesteld. Met andere woorden: het hele bouwproces moet op de robotica worden afgestemd. En hierbij is wat verbeeldingskracht nodig volgens de onderzoekers van ABN-Amro. Hierbij geven ze een voorbeeld van hoe het niet moet: de  baksteen-metsel-robot. “Bakstenen zijn ooit gemaakt om in mensenhanden te passen. Dit type robot is innovatief in de leveringswijze, maar traditioneel op elke andere wijze. Aannemers moeten denken vanuit de mogelijkheden van robots.” Daarnaast is een systeemverandering met meer samenwerking tussen bedrijven uit de bouwketen nodig. Toeleveranciers dienen bijvoorbeeld volledig inzicht in het productieproces, de productspecificaties, leveringstermijnen… van de aannemers te krijgen. Een ander heikel punt is het ontbreken van standaarden in data en in werkwijze, waardoor voor elke robot aparte software moet worden ontwikkeld. Het resultaat is dat het prijskaartje oploopt, wat een algemene doorbraak natuurlijk belemmert. Last but not least moet het onderwijs beter op de toepassingsmogelijkheden van robotica worden afgestemd en dient er nog meer onderzoek te gebeuren over de interactie tussen mens en robot.